JPWO2015041200A1 - Drive device - Google Patents

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Abstract

駆動装置は、らせん状の突起部を有する回転子と、らせん状の溝部を有する固定子と、回転子の移動によって駆動する出力部とを備え、らせん状の回転子と固定子との組み合わせた構成であり、回転子軸方向の長さを循環軌道の長さよりも短い一つ又は複数の回転子ユニットで回転子を構成し、回転子ユニットが固定子に対するらせん運動において、回転子ユニットの軸方向の進行動作によって回転子を循環軌道上での移動を可能とし、回転子と固定子とのらせん状部分を対向させ、この間の磁力を用いることで駆動トルクのトルク密度を高める。【選択図】図1The driving device includes a rotor having a spiral protrusion, a stator having a spiral groove, and an output unit driven by movement of the rotor, and a combination of the spiral rotor and the stator. The rotor is composed of one or a plurality of rotor units whose length in the rotor axial direction is shorter than the length of the circulation track, and the rotor unit is in a helical motion with respect to the stator. The movement of the direction allows the rotor to move on the circulation path, the spiral portions of the rotor and the stator are made to face each other, and the magnetic force between them is used to increase the torque density of the driving torque. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、モータの回転力をギア等の間接的機構を介することなく、駆動対象を直接に駆動する駆動装置に関する。   The present invention relates to a drive device that directly drives a drive target without using a rotational force of a motor via an indirect mechanism such as a gear.

産業機器や輸送機器等に使用される産業用アクチュエータに用いられる駆動装置において、例えば、電気自動車では、モータと減速機とを組み合わせた構成のインホイールモータが知られ、人の動きを補助するアシストロボット等のアシスト機器では、モータと減速機とを組み合わせた構成や油圧による構成が知られている。   Among drive devices used in industrial actuators used in industrial equipment, transportation equipment, etc., for example, in an electric vehicle, an in-wheel motor having a combination of a motor and a speed reducer is known and assists in assisting human movement. In assist devices such as robots, a configuration in which a motor and a speed reducer are combined and a configuration by hydraulic pressure are known.

モータと減速機との組み合わせでは、等価慣性や機械損失が増加し安全性や制御性が低下する要因となるため高トルク化が求められる。この高トルク化は、モータの大型化や重量化を招くため、サイズを小型化すると共にトルクの高密度化が課題となっている。   In the combination of a motor and a reduction gear, the equivalent inertia and mechanical loss increase, which causes a decrease in safety and controllability, so a high torque is required. Since this increase in torque leads to an increase in size and weight of the motor, there is a problem in reducing the size and increasing the torque density.

モータの回転力をギア等の間接的機構を介することなく負荷に回転力を伝えることによって機械損失を低減する機構として、ダイレクトドライブが知られている。例えば、電気自動車用のインホイールモータにダイレクトドライブを適用した例として特許文献1が知られており、また、アシストロボットにダイレクトドライブを適用した例として特許文献2,3が知られている。   Direct drive is known as a mechanism for reducing mechanical loss by transmitting rotational force of a motor to a load without passing through an indirect mechanism such as a gear. For example, Patent Document 1 is known as an example in which direct drive is applied to an in-wheel motor for an electric vehicle, and Patent Documents 2 and 3 are known as examples in which direct drive is applied to an assist robot.

特許第4133125号Patent No. 4133125 特開2010−269392号公報JP 2010-269392 A 特公平07−041558公報Japanese Patent Publication No. 07-041558 特許第4543165号Patent No. 4543165

モータと減速機とを組み合わせた構成に代えてダイレクトドライブを用いた駆動装置によれば、モータの回転力をギア等の間接的機構を介することなく駆動対象を直接駆動するため、減速機(ギアボックス)を省くことによって高トルク化することが期待される。しかしながら、電気自動車用のインホイールモータやアシスト機器等に搭載されるダイレクトドライブは通常のモータの構成であるため、トルクをより高めるには定格の大きな大型のモータを用いることになる。そのため、小型でかつ高トルクの要求を満たすには、駆動装置のトルク密度を高めることが求められ、従来知られているダイレクトドライブを用いた駆動装置では困難である。   According to the drive device using the direct drive instead of the configuration in which the motor and the speed reducer are combined, the rotational force of the motor is directly driven without using an indirect mechanism such as a gear. It is expected that torque will be increased by omitting the box. However, since a direct drive mounted on an in-wheel motor for an electric vehicle, an assist device or the like has a normal motor configuration, a large motor with a large rating is used to further increase the torque. Therefore, in order to satisfy the demand for small size and high torque, it is required to increase the torque density of the drive device, and it is difficult for a drive device using a conventionally known direct drive.

一方、高トルクを出力するモータとしてスパイラル型リニアモータ(特許文献4)が知られている。このスパイラル型リニアモータはらせん状の回転子と固定子の組み合わせによって高い直進駆動力を得る構成である。スパイラル型リニアモータは大きな推進力が得られるものの駆動方向は直進であって線形の往復運動を行う駆動装置に好適ではあるが、回転運動等の循環軌道に沿って可動部分が移動して駆動する駆動装置に適用することはできない。   On the other hand, a spiral linear motor (Patent Document 4) is known as a motor that outputs high torque. This spiral linear motor is configured to obtain a high linear driving force by a combination of a helical rotor and a stator. Spiral type linear motors can obtain a large driving force, but the driving direction is straight and suitable for a driving device that performs linear reciprocating motion, but the movable part moves and drives along a circular orbit such as rotational motion. It cannot be applied to a drive device.

そこで、本発明は前記した従来の問題点を解決し、回転駆動等の移動部分が循環軌道上を移動する駆動装置において、循環軌道上における可動部分の移動を可能とすると共に、駆動トルクのトルク密度を高めることを目的とする。   Therefore, the present invention solves the above-described conventional problems, and in a driving device in which a moving part such as a rotational drive moves on a circulation track, the movable part can be moved on the circulation track and the torque of the drive torque can be obtained. The purpose is to increase the density.

本願発明の駆動装置は、らせん状の回転子と固定子とを組み合わせた構成であり、回転子軸方向の長さを循環軌道の長さよりも短い一つ又は複数の回転子ユニットで回転子を構成し、回転子ユニットが固定子に対するらせん運動において、回転子ユニットの軸方向の進行動作によって回転子を循環軌道上での移動を可能とし、回転子と固定子とのらせん状部分を対向させ、この間の磁力を用いることで駆動トルクのトルク密度を高める。   The drive device of the present invention has a configuration in which a helical rotor and a stator are combined, and the rotor is made up of one or more rotor units whose length in the rotor axial direction is shorter than the length of the circulation track. In the helical movement of the rotor unit with respect to the stator, the rotor unit can be moved on the circulation track by the axial movement of the rotor unit, and the helical portions of the rotor and the stator are opposed to each other. The torque density of the driving torque is increased by using the magnetic force between them.

本願発明の駆動装置は、らせん状の突起部を有する回転子と、らせん状の溝部を有する固定子と、回転子の移動によって駆動する出力部とを備える。   The drive device of the present invention includes a rotor having a spiral protrusion, a stator having a spiral groove, and an output unit that is driven by the movement of the rotor.

回転子は、回転子軸と、回転子軸の外周に径方向に設けたらせん状の突出部とを備え、回転子軸の回転によってらせん運動する。回転子は、回転子軸方向の長さが循環軌道の長さよりも短い一つ又は複数の回転子ユニットから成り、各回転子ユニットは、固定子のらせん状溝部内において回転子軸の周りでらせん状に回転自在である。回転子は、らせん運動によって軸方向に移動トルクが発生し、この移動トルクによって循環軌道上を移動する。   The rotor includes a rotor shaft and a spiral protrusion provided radially on the outer periphery of the rotor shaft, and spirals by the rotation of the rotor shaft. The rotor is composed of one or a plurality of rotor units whose length in the rotor axial direction is shorter than the length of the circulation track, and each rotor unit is arranged around the rotor shaft in a helical groove of the stator. It can rotate freely in a spiral. The rotor generates a moving torque in the axial direction due to the spiral motion, and moves on the circulation track by this moving torque.

固定子のらせん状の溝部は、回転子が備えるらせん状の突出部のピッチと同ピッチであり、回転子に循環軌道に沿って配置される。   The helical grooves of the stator have the same pitch as the pitch of the helical protrusions provided in the rotor, and are arranged on the rotor along the circulation path.

出力部は、回転子と当接し、回転子の回転子軸方向の移動に伴って循環軌道に沿って駆動する。   The output unit comes into contact with the rotor and is driven along the circulation path as the rotor moves in the rotor axial direction.

回転子ユニットおよび固定子は、回転子ユニットのらせん状突出部の軸方向の側面と、固定子のらせん状溝部の軸方向の側面とを対向させ、らせん状突出部の側面又はらせん状溝部の側面の何れか一方に所定の等角度間隔でN極とS極とを交互に着磁した着磁部を設け、らせん状突出部の側面又はらせん状溝部の側面の他方に着磁部の等角度間隔と異なる所定の等角度間隔で励磁部を配置する。   The rotor unit and the stator are arranged so that the axial side surface of the spiral protrusion of the rotor unit faces the axial side surface of the spiral groove of the stator, and the side surface of the spiral protrusion or the spiral groove A magnetized portion in which N poles and S poles are alternately magnetized at a predetermined equiangular interval is provided on any one of the side surfaces, and the magnetized portion or the like is provided on the other side surface of the spiral protruding portion or the side surface of the spiral groove portion. Excitation portions are arranged at predetermined equal angular intervals different from the angular intervals.

励磁部は、励磁部の励磁を制御することによって各回転子ユニットを固定子に対してらせん状に回転させながら回転子軸方向に進行させ、各回転子ユニットの回転子軸方向への移動に伴って出力部を循環軌道に沿って移動させる。   The exciter controls the excitation of the exciter to advance each rotor unit in the direction of the rotor axis while spirally rotating with respect to the stator, and moves each rotor unit in the direction of the rotor axis. Accordingly, the output unit is moved along the circulation path.

回転子が備える複数の回転子ユニットは、各回転子ユニットが回転子軸の周りで回転する各回転速度を同期させて、回転速度を一致させる同期部を備える。回転子ユニットの回転子軸の周りの回転速度と回転子軸方向に移動する移動速度とはらせん状部分のピッチに依存して一定の関係があるため、各回転子ユニットの回転速度を合わせることよって回転子軸方向の移動速度を合わせることができる。各回転子ユニットの回転子軸方向の移動速度を合わせることによって、各回転子ユニットが循環軌道上で移動する移動速度を合わせ、各回転子ユニット間の循環軌道上での間隔を一定間隔に保持し、これによって駆動を円滑とすることができる。   The plurality of rotor units included in the rotor includes a synchronization unit that synchronizes the rotation speeds of the respective rotor units that rotate around the rotor shaft so as to match the rotation speeds. Since the rotation speed around the rotor axis of the rotor unit and the moving speed moving in the rotor axis direction have a fixed relationship depending on the pitch of the spiral portion, the rotation speed of each rotor unit must be matched. Therefore, the moving speed in the rotor axis direction can be adjusted. By matching the moving speed of each rotor unit in the direction of the rotor axis, the moving speed of each rotor unit moving on the circulation track is matched, and the interval on the circulation track between each rotor unit is kept constant. As a result, the drive can be made smooth.

同期部は、機械的に構成する態様の他に、電気的制御によって構成する態様とすることができる。   In addition to the mechanical configuration, the synchronization unit may be configured by electrical control.

同期部を機械的に構成する一態様は、隣接する回転子ユニット間において、各回転子ユニットの回転子軸と直交する面内方向において回動自在に連結する自在継ぎ手又はユニバーサルジョイントを備える。自在継ぎ手又はユニバーサルジョイントは、隣接する回転子ユニットにおいて、互いの回転子軸の周りの回転運動および回転子軸方向の進行運動に相互に連動し、回転速度および進行速度を平均化する。循環軌道上の全ての回転子ユニットは互いに隣接する回転子ユニット間の自在継ぎ手又はユニバーサルジョイントによって連結されるため、全ての回転子ユニットの回転速度および進行速度は平均化され、一定速度となる。   One aspect of mechanically configuring the synchronization unit includes a universal joint or a universal joint that is rotatably connected between adjacent rotor units in an in-plane direction orthogonal to the rotor axis of each rotor unit. The universal joint or the universal joint is mutually interlocked with the rotational motion around the rotor shaft and the traveling motion in the rotor shaft direction in adjacent rotor units, and averages the rotational speed and the traveling speed. Since all the rotor units on the circulation track are connected by a universal joint or a universal joint between the adjacent rotor units, the rotation speed and the traveling speed of all the rotor units are averaged and become a constant speed.

同期部を電気的制御によって構成する態様は、各回転子ユニットが各回転子軸の周りで回転する回転速度を検出するセンサと、センサの検出信号に基づいて得られる回転子ユニットの回転速度に基づいてその回転子ユニットを駆動する励磁部の励磁位相を制御する位相制御部とを備える。   The aspect in which the synchronization unit is configured by electrical control is based on a sensor that detects the rotational speed at which each rotor unit rotates around each rotor shaft, and the rotational speed of the rotor unit that is obtained based on the detection signal of the sensor. And a phase control unit that controls the excitation phase of the excitation unit that drives the rotor unit.

各回転子ユニットの回転速度は各センサによって検出される。位相制御部は、各センサで検出された各回転子ユニットの回転速度を表す検出信号に基づいて各回転子ユニットの回転速度を求め、各回転子ユニットの回転速度が一致するように励磁部の励磁位相を制御する。回転速度を制御する基準回転速度は、指令値に基づいて定める態様、一センサを基準センサとし、その基準センサの検出信号から求めた回転速度に基づいて定める態様、複数のセンサの検出信号から求めた回転速度の平均値に基づいて定める態様等、任意の態様で定めることができる。   The rotational speed of each rotor unit is detected by each sensor. The phase control unit obtains the rotation speed of each rotor unit based on the detection signal indicating the rotation speed of each rotor unit detected by each sensor, and the excitation unit of the excitation unit matches the rotation speed of each rotor unit. Control the excitation phase. The reference rotational speed for controlling the rotational speed is determined based on a command value, an aspect determined based on a rotational speed obtained from a detection signal of the reference sensor, using one sensor as a reference sensor, and obtained from detection signals of a plurality of sensors. It can be determined in any manner such as a manner defined based on the average value of the rotational speeds.

循環軌道上の全ての回転子ユニットは、位相制御部によって回転速度および進行速度は平均化され、一定速度となる。   All the rotor units on the circulation track are averaged in the rotation speed and the traveling speed by the phase control unit, and become a constant speed.

回転子および固定子の配置は複数の態様とすることができる。
回転子および固定子の第1の配置態様は、固定子を回転子が移動する循環軌道に対して内側又は外側に配置する。第1の配置態様によれば、循環軌道が円形状の場合には回転子と固定子は2重の環状に配置される。固定子を内側に配置し回転子を外側に配置した構成では出力部は回転子の外側への配置が容易であり、固定子を外側に配置し回転子を内側に配置した構成では出力部は回転子の内側への配置が容易である。
The arrangement of the rotor and the stator can be a plurality of modes.
In the first arrangement mode of the rotor and the stator, the stator is arranged on the inner side or the outer side with respect to the circulation track on which the rotor moves. According to the first arrangement mode, when the circulation track is circular, the rotor and the stator are arranged in a double ring shape. In the configuration where the stator is arranged on the inside and the rotor is arranged on the outside, the output unit can be easily arranged on the outside of the rotor, and in the configuration where the stator is arranged on the outside and the rotor is arranged on the inside, the output unit is Arrangement inside the rotor is easy.

回転子および固定子の第2の配置態様は、固定子を回転子が移動する循環軌道に対して側面に配置する。第2の配置態様によれば、固定子と回転子との組み立てにおいて、互いのらせん状部分の組み込み、および回転子ユニットの配置を容易に行うことができる。   In the second arrangement mode of the rotor and the stator, the stator is arranged on the side surface with respect to the circulation track on which the rotor moves. According to the 2nd arrangement | positioning aspect, in the assembly of a stator and a rotor, a mutual helical part can be integrated and a rotor unit can be easily arranged.

第2の配置態様では、固定子を回転子が移動する循環軌道に対して両側面に配置して、回転子を両側から固定子で挟む構成とする他、循環軌道に対して何れか一方の側面に配置する構成とすることができる。回転子を両側から固定子で挟む構成によれば、回転子と固定子の磁極部の対向面積が増大するため、トルク密度を高めることができる。   In the second arrangement mode, the stator is arranged on both sides with respect to the circulation track on which the rotor moves, and the rotor is sandwiched between the stators from both sides. It can be set as the structure arrange | positioned on a side surface. According to the configuration in which the rotor is sandwiched between the stators from both sides, the opposing area between the magnetic pole portions of the rotor and the stator is increased, so that the torque density can be increased.

本願発明の駆動装置において、回転子が移動する循環軌道は、円形状に限らず、略楕円形状やトラック形状や略トラック形状の形状とすることができる。トラック形状は、互いに曲率半径および円弧長さが等しい2つの円弧同士を、互いに長さが等しい2つの線分で接続した形状であり、略トラック形状は2つの円弧の円弧半径が異なる形状や、円弧形状を3つ以上とする形状等の類似する形状も含むものである。   In the drive device according to the present invention, the circulation track on which the rotor moves is not limited to a circular shape, but may be a substantially elliptical shape, a track shape, or a substantially track shape. The track shape is a shape in which two arcs having the same radius of curvature and arc length are connected by two line segments having the same length, and the substantially track shape is a shape in which the arc radii of the two arcs are different from each other, A similar shape such as a shape having three or more arc shapes is also included.

回転子ユニット又は固定子に設ける着磁部および励磁部において、着磁間隔を90°間隔とし、励磁部の配置間隔を60°間隔とする配置構成とする他、着磁間隔を45°間隔とし、励磁部の配置間隔を30°間隔とする配置構成とすることができる。   In the magnetizing part and the exciting part provided in the rotor unit or the stator, the magnetizing interval is set to 90 °, the exciter is arranged to be arranged at 60 °, and the magnetizing interval is set to 45 °. In addition, an arrangement configuration in which the excitation unit is arranged at intervals of 30 ° can be employed.

回転子ユニットの配置個数は、一つ又は複数とすることができる。循環軌道上に一つの回転子ユニットを配置する構成によれば、循環軌道の全軌道上に複数の回転子ユニットを配置する構成と比較して得られる駆動トルクは低減するが、循環軌道の形状や駆動装置の使用環境によって配置位置が制限される場合に好適である。   The number of arranged rotor units can be one or more. According to the configuration in which one rotor unit is arranged on the circulation track, the driving torque obtained compared to the configuration in which a plurality of rotor units are arranged on all the circulation tracks is reduced, but the shape of the circulation track is reduced. It is suitable when the arrangement position is limited by the operating environment of the driving device.

また、循環軌道上に任意の個数の回転子ユニットを配置する構成によれば、回転子ユニット間の配置間隔に余裕を持たせることよって、隣接する回転子ユニット突出部同士の干渉を防ぐことができる。   In addition, according to the configuration in which an arbitrary number of rotor units are arranged on the circulation track, it is possible to prevent interference between adjacent rotor unit protrusions by providing a margin in the arrangement interval between the rotor units. it can.

以上説明したように、本願発明の駆動装置によれば、可動部分が循環軌道に沿って移動する駆動装置において、駆動トルクのトルク密度を高めることができる。   As described above, according to the drive device of the present invention, the torque density of the drive torque can be increased in the drive device in which the movable part moves along the circulation track.

本願発明の駆動装置の概略構成を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating schematic structure of the drive device of this invention. 本願発明の駆動装置の概略構成を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating schematic structure of the drive device of this invention. 本願発明の回転子ユニットを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the rotor unit of this invention. 本願発明の回転子ユニットの循環軌道上のらせん運動を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the helical motion on the circulation track | orbit of the rotor unit of this invention. 本願発明の固定子の概略構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating schematic structure of the stator of this invention. 本願発明の固定子の一部の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of a part of stator of this invention. 本願発明の励磁部の構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of a structure of the excitation part of this invention. 本願発明の励磁部の構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of a structure of the excitation part of this invention. 本願発明の出力部の構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structural example of the output part of this invention. 本願発明の同期部の機械的な構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of a mechanical structure of the synchronizing part of this invention. 本願発明の同期部の電気的制御による構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structural example by the electrical control of the synchronizing part of this invention. 本願発明の回転子を外側に配置し固定子を内側に配置する駆動装置の構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structural example of the drive device which arrange | positions the rotor of this invention outside, and arrange | positions a stator inside. 本願発明の回転子を内側に配置し固定子を外側に配置する駆動装置の構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structural example of the drive device which arrange | positions the rotor of this invention inside, and arrange | positions a stator outside. 本願発明の回転子を内側に配置し固定子を外側に配置する駆動装置の回転子の構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structural example of the rotor of the drive device which arrange | positions the rotor of this invention inside, and arrange | positions a stator outside. 本願発明の回転子を内側に配置し固定子を外側に配置する駆動装置の固定子の構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structural example of the stator of the drive device which arrange | positions the rotor of this invention inside, and arrange | positions a stator outside. 本願発明の回転子を内側に配置し固定子を外側に配置する駆動装置の出力部の構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structural example of the output part of the drive device which arrange | positions the rotor of this invention inside, and arrange | positions a stator outside. 本願発明の回転子を内側に配置し固定子を外側に配置する駆動装置の機械的な同期部の構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structural example of the mechanical synchronizer of the drive device which arrange | positions the rotor of this invention inside, and arrange | positions a stator outside. 本願発明の回転子を内側に配置し固定子を外側に配置する駆動装置の構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structural example of the drive device which arrange | positions the rotor of this invention inside, and arrange | positions a stator outside. 本願発明の回転子と固定子とを循環軌道に対して側面に配置する構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structural example which arrange | positions the rotor and stator of this invention on a side surface with respect to a circulation track | orbit. 本願発明の回転子と固定子との配置および出力状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating arrangement | positioning and an output state of the rotor of this invention, and a stator. 本願発明の駆動装置の循環軌道がトラック形状である構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure whose circulation track | orbit of the drive device of this invention is a track shape. 本願発明の回転子を循環軌道上で配置間隔を開けて配置する構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure which arrange | positions the rotor of this invention with the arrangement space | interval on a circulation track | orbit. 本願発明の回転子を循環軌道上で配置間隔を開けて配置する構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure which arrange | positions the rotor of this invention with the arrangement space | interval on a circulation track | orbit.

以下、本願発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。以下、図1,2を用いて本願発明の駆動装置の概略構成を説明し、図3、4を用いて回転子の構成例を説明し、図5、6を用いて固定子の構成例を説明し、図7,8を用いて励磁部の構成例および励磁位相を説明し、図9を用いて出力部の構成例を説明し、図10,11を用いて同期部の構成例を説明し、図12〜図23を用いて変形例を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Hereinafter, the schematic configuration of the drive device of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2, the configuration example of the rotor will be described with reference to FIGS. 3 and 4, and the configuration example of the stator with reference to FIGS. 7 and 8, the configuration example and excitation phase of the excitation unit will be described, the configuration example of the output unit will be described using FIG. 9, and the configuration example of the synchronization unit will be described using FIGS. A modification will be described with reference to FIGS.

[駆動装置の概略構成]
図1,2は本願発明の駆動装置1の概略構成を説明するための斜視図および平面図である。
[Schematic configuration of drive unit]
1 and 2 are a perspective view and a plan view for explaining a schematic configuration of the drive device 1 of the present invention.

本願発明の駆動装置1は回転子2と固定子4と出力部5を備える。なお、図1,2に示す構成例は、固定子4を内側に配置し回転子2を外側に配置し、出力部5を最外周に配置した配置構成を示している。   The drive device 1 of the present invention includes a rotor 2, a stator 4, and an output unit 5. The configuration example shown in FIGS. 1 and 2 shows an arrangement configuration in which the stator 4 is disposed on the inner side, the rotor 2 is disposed on the outer side, and the output unit 5 is disposed on the outermost periphery.

回転子2は、回転子軸2aと、回転子軸2aの外周部分に径方向に突出して設けたらせん状突出部2bとを備え、回転子軸2aの回転に伴ってらせん運動により図4に示す循環軌道20上を移動する。   The rotor 2 includes a rotor shaft 2a and a spiral protrusion 2b provided on the outer peripheral portion of the rotor shaft 2a so as to protrude in the radial direction. The rotor 2 is rotated in accordance with the rotation of the rotor shaft 2a as shown in FIG. It moves on the circulation track 20 shown.

循環軌道20は回転子2が移動する位置軌跡を示し、循環する閉じた経路を構成している。循環軌道20は、円形状の軌道、楕円形状の軌道、あるいはトラック形状の軌道とすることができる。トラック形状とは、互いに曲率半径および円弧長さが等しい2つの円弧同士を、互いに長さが等しい2つの線分で接続した形状である。トラック形状の変形例として、2つの円弧の円弧半径が異なる形状や、円弧形状を3つ以上とする形状等の類似する形状としてもよい。   The circulation track 20 indicates a position trajectory in which the rotor 2 moves, and constitutes a closed path that circulates. The circulation track 20 can be a circular track, an elliptical track, or a track-shaped track. The track shape is a shape in which two arcs having the same radius of curvature and arc length are connected by two line segments having the same length. As a modification example of the track shape, a similar shape such as a shape in which two arcs have different arc radii or a shape in which three or more arc shapes are used may be used.

固定子4は、回転子2が備えるらせん状突出部2bのピッチと同ピッチのらせん状溝部4aを備える。らせん状溝部4aは循環軌道20に沿って配置される。回転子2のらせん状突出部2bはらせん状溝部4a内をらせん運動することで循環軌道20上を移動する。   The stator 4 includes spiral grooves 4a having the same pitch as the pitch of the spiral protrusions 2b included in the rotor 2. The spiral groove 4 a is disposed along the circulation track 20. The spiral protrusion 2b of the rotor 2 moves on the circulation track 20 by spirally moving in the spiral groove 4a.

出力部5は、回転子2の回転軸の軸端と当接し、回転子2の回転子軸方向の移動に伴って循環軌道20に沿って駆動する。   The output unit 5 is in contact with the shaft end of the rotation shaft of the rotor 2 and is driven along the circulation track 20 as the rotor 2 moves in the rotor shaft direction.

回転子2は、一つ又は複数の回転子ユニット3を循環軌道20に配置することによって構成することができる。回転子2を構成する複数の回転子ユニット3は、回転子軸2aの軸方向の長さを循環軌道20の長さよりも短くし、複数の回転子ユニット3で構成する場合には、各回転子ユニット3を循環軌道20上で所定間隔あるいは所定の角度間隔を開けて配置する。回転子ユニット3は、固定子4のらせん状溝部4a内において回転子軸2aの周りでらせん状に回転自在であり、回転子軸2aを回転軸として回転することによって回転子軸2aの軸方向に移動し、循環軌道20上を進む。   The rotor 2 can be configured by arranging one or a plurality of rotor units 3 on the circulation track 20. When the plurality of rotor units 3 constituting the rotor 2 are made shorter than the circulation track 20 in the axial direction of the rotor shaft 2a, The child units 3 are arranged on the circulation track 20 with a predetermined interval or a predetermined angular interval. The rotor unit 3 is helically rotatable around the rotor shaft 2a in the spiral groove portion 4a of the stator 4, and the rotor shaft 2a is rotated about the rotor shaft 2a as a rotation axis so that the axial direction of the rotor shaft 2a is increased. And move on the circular orbit 20.

各回転子ユニット3および固定子4は、回転子2が備えるらせん状突出部2bの軸方向の側面と、固定子4のらせん状溝部4aの軸方向の側面とを対向させ、対向する各側面に磁極を構成することによって駆動力を発生させる。   Each of the rotor units 3 and the stator 4 is configured such that the side surface in the axial direction of the spiral protrusion 2b included in the rotor 2 and the side surface in the axial direction of the spiral groove portion 4a of the stator 4 are opposed to each other. A driving force is generated by forming magnetic poles.

側面に設ける磁極は、らせん状突出部2bの側面又はらせん状溝部4aの側面の何れか一方に所定の等角度間隔でN極とS極とを交互に着磁部を設け、らせん状突出部2bの側面又はらせん状溝部4aの側面の他方に着磁部を設けた等角度間隔とは異なる所定の等角度間隔で励磁部を配置することで構成することができる。   The magnetic pole provided on the side surface is provided with magnetized portions alternately with N poles and S poles at predetermined equiangular intervals on either the side surface of the spiral projecting portion 2b or the side surface of the spiral groove portion 4a. It can be configured by arranging the excitation portions at a predetermined equiangular interval different from the equiangular interval provided with the magnetized portion on the other of the side surface of 2b or the side surface of the spiral groove portion 4a.

図1、2では、回転子2のらせん状突出部2bの側面に着磁部2cを設け、固定子4のらせん状溝部4aの側面に着磁部2cを設けた等角度間隔とは異なる所定の等角度間隔で励磁部4bを設けた構成例を示している。着磁部と励磁部の配置はこの配置例に限らず、回転子2のらせん状突出部2bの側面に励磁部4bを設け、固定子4のらせん状溝部4aの側面に所定の等角度間隔で着磁部2cを設ける構成としてもよい。   1 and 2, the magnetized portion 2c is provided on the side surface of the spiral protrusion 2b of the rotor 2 and the magnetized portion 2c is provided on the side surface of the spiral groove 4a of the stator 4, and is different from the equiangular interval. The example of a structure which provided the excitation part 4b with the equal angle space | interval of is shown. The arrangement of the magnetized portion and the exciting portion is not limited to this arrangement example, and an exciting portion 4b is provided on the side surface of the helical protrusion 2b of the rotor 2, and a predetermined equiangular interval is provided on the side surface of the helical groove portion 4a of the stator 4. The magnetized portion 2c may be provided.

励磁部4bは、励磁部4bの励磁を制御することによって各回転子ユニット3を固定子4に対してらせん状に回転させながら回転子軸2aの軸方向に進行させ、各回転子ユニット3の回転子軸2aの軸方向への移動に伴って回転子2を循環軌道20上で移動させ、出力部5を循環軌道に沿って駆動させる。   The excitation unit 4b controls the excitation of the excitation unit 4b to advance each rotor unit 3 in the axial direction of the rotor shaft 2a while rotating each rotor unit 3 in a spiral manner with respect to the stator 4. With the movement of the rotor shaft 2a in the axial direction, the rotor 2 is moved on the circulation track 20, and the output unit 5 is driven along the circulation track.

励磁部4bは励磁コイルによって構成することができ、励磁コイルに印加する励磁電圧の位相を制御することによって回転子軸の周囲で回転する磁界を形成する。着磁部との磁界作用によって、回転子ユニット3は回転子軸2aを回転軸として回転すると共に、らせん状突出部2bとらせん状溝部4aのらせん状形状によって、回転子軸2aの軸方向に作用力が発生し、回転子ユニット3と共に回転子2を循環軌道20上で移動させる。   The exciter 4b can be constituted by an excitation coil, and forms a magnetic field that rotates around the rotor shaft by controlling the phase of the excitation voltage applied to the excitation coil. Due to the magnetic field action with the magnetized portion, the rotor unit 3 rotates about the rotor shaft 2a as the rotation axis, and in the axial direction of the rotor shaft 2a due to the spiral shape of the spiral protrusion 2b and the spiral groove 4a. An acting force is generated, and the rotor 2 is moved on the circulation track 20 together with the rotor unit 3.

したがって、本願発明の駆動装置1は、回転子ユニット3が固定子4に対する上記したらせん運動によって回転子軸方向の移動によって回転子2を循環軌道20上で移動させ出力部を循環軌道20に沿って駆動させる。   Therefore, in the driving device 1 of the present invention, the rotor unit 3 moves on the circulation track 20 by moving the rotor unit 3 in the axial direction of the rotor by the spiral movement with respect to the stator 4, and the output unit is moved along the circulation track 20. Drive.

[回転子の構成]
図3、図4を用いて回転子を構成する回転ユニットの構成例を説明する。図3は回転子ユニットの本体の概略構成、および回転子ユニットの着磁部を設けた構成を示し、図4は回転子ユニットの循環軌道20上のらせん運動状態を示している。
[Rotator configuration]
A configuration example of the rotation unit that constitutes the rotor will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 shows a schematic configuration of the main body of the rotor unit and a configuration provided with a magnetized portion of the rotor unit, and FIG. 4 shows a spiral motion state on the circulation track 20 of the rotor unit.

回転子ユニット3は、回転子軸2aの外周部分に径方向に突出してらせん状突出部2bが設けられ、回転子2の一部を構成する。回転子ユニット3は鉄等の磁性体で形成することができる。   The rotor unit 3 is provided with a spiral protrusion 2 b that protrudes in the radial direction on the outer peripheral portion of the rotor shaft 2 a, and constitutes a part of the rotor 2. The rotor unit 3 can be formed of a magnetic material such as iron.

図3に示す回転子ユニット3の例では、らせん状突出部2bは回転子軸2aに対して回転方向で2周期分の長さを備える構成を示しているが、らせん状突出部2bの周方向の長さは、発生する駆動力や、回転時において隣接する回転子ユニット3との干渉を考慮して任意に定めることができる。   In the example of the rotor unit 3 shown in FIG. 3, the helical protrusion 2b has a structure having a length corresponding to two cycles in the rotation direction with respect to the rotor shaft 2a. The length in the direction can be arbitrarily determined in consideration of the generated driving force and interference with the adjacent rotor unit 3 during rotation.

例えば、らせん状突出部2bの周方向の最短の長さは、らせん状突出部2bに設けた着磁部2cと固定子4側に設けた励磁部4bとが対向することによって発生する磁力作用が、回転子軸2aの周りにおいて回転子ユニット3が回転動作するに十分な長さで定めることができる。   For example, the minimum length in the circumferential direction of the spiral protrusion 2b is the magnetic force generated when the magnetized part 2c provided on the spiral protrusion 2b and the excitation part 4b provided on the stator 4 face each other. However, it can be determined with a length sufficient for the rotor unit 3 to rotate around the rotor shaft 2a.

また、らせん状突出部2bの周方向の最長の長さは、隣接する回転子ユニット3間の設定配置間隔において、隣接する回転子ユニット3の径方向に突出したらせん状突出部2b同士が回転中に干渉しない長さで定めることができる。   In addition, the longest circumferential length of the spiral protrusion 2b is such that the spiral protrusions 2b rotate when protruding in the radial direction of the adjacent rotor units 3 in the set arrangement interval between the adjacent rotor units 3. The length can be determined so as not to interfere with the inside.

図4(a),(b)は、回転子ユニット3の回転が半周期分ずれた位置を示している。回転子ユニット3が回転子軸2aの軸周りで半周分だけ回転すると、らせん状突出部2bも半周分回転するとと共に、回転子ユニット3は循環軌道20上を移動する。図4(b)は図4(a)に対して左方向に移動した例を示している。   4A and 4B show positions where the rotation of the rotor unit 3 is shifted by a half cycle. When the rotor unit 3 is rotated by a half circumference around the axis of the rotor shaft 2 a, the spiral protrusion 2 b is also rotated by a half circumference and the rotor unit 3 moves on the circulation track 20. FIG. 4B shows an example of moving leftward with respect to FIG.

このとき、回転子ユニット3は弧状の循環軌道20上で回転するため、隣接する回転子ユニット3のらせん状突出部2bの先端の相対位置が接近する。このとき、らせん状突出部2bの先端同士が干渉すると回転子ユニット3および回転子2の回転に支障が生じることになるため、回転子ユニット3および隣接する回転子ユニット3間の距離を干渉が生じない範囲に設定する。   At this time, since the rotor unit 3 rotates on the arcuate circulation track 20, the relative positions of the tips of the spiral protrusions 2b of the adjacent rotor units 3 approach each other. At this time, if the tips of the spiral protrusions 2b interfere with each other, the rotation of the rotor unit 3 and the rotor 2 will be hindered. Therefore, the distance between the rotor unit 3 and the adjacent rotor unit 3 is interfered. Set to a range that does not occur.

図3(b)は、回転子ユニット3のらせん状突出部2bの回転子軸2aの軸方向に対して両側面に着磁部2cを設けた構成を示している。図3(b)では、N極とS極を交互に90°間隔で配置した着磁部2cの例を示している。着磁部2cは、例えば、永久磁石等の着磁した磁性体を貼り付けることで構成することができるが、着磁の構成はこの構成に限られるものではない。また、着磁部2cのN極とS極の配置間隔は90°に限らず任意の所定の等角度間隔とすることができる。   FIG. 3B shows a configuration in which magnetized portions 2 c are provided on both side surfaces with respect to the axial direction of the rotor shaft 2 a of the spiral protrusion 2 b of the rotor unit 3. FIG. 3B shows an example of the magnetized portion 2c in which N poles and S poles are alternately arranged at intervals of 90 °. The magnetized portion 2c can be configured, for example, by attaching a magnetized magnetic material such as a permanent magnet, but the magnetized configuration is not limited to this configuration. Further, the arrangement interval between the N pole and the S pole of the magnetized portion 2c is not limited to 90 °, and may be any predetermined equiangular interval.

図3(b)において、回転子ユニット3の回転子軸2aの両端部分には連結部6aが設けられる。連結部6aは、複数の回転子ユニット3において隣接する回転子ユニット3間を、各回転子ユニット3が循環軌道20上で円滑に回転および移動するように連結する自在継ぎ手6により構成される。   In FIG. 3 (b), connecting portions 6 a are provided at both end portions of the rotor shaft 2 a of the rotor unit 3. The connecting portion 6 a is configured by a universal joint 6 that connects adjacent rotor units 3 in the plurality of rotor units 3 so that each rotor unit 3 smoothly rotates and moves on the circulation track 20.

自在継ぎ手6は、各回転子ユニット3が回転する際に、回転子軸2aが循環軌道20上にあって直線上にないことから生じる位置ずれを解消して、円滑な回転および移動を可能とする。   When each rotor unit 3 rotates, the universal joint 6 eliminates the positional deviation caused by the rotor shaft 2a being on the circulation track 20 and not on a straight line, thereby enabling smooth rotation and movement. To do.

自在継ぎ手6において、隣接する回転子ユニット3同士は、各回転子ユニット3を循環軌道20上に配置した際に対向するそれぞれの連結部6aを図10に示す連結部材6b(図4には示していない)等で連結する。回転子ユニット3の両端の連結部6aの向きは、回転子軸2aに対して角度を90°ずらして設けられる。連結部6aの取り付け角度をずらすことで、隣接する回転子ユニット3からの径方向の作用が重なることを低減し、らせん状運動を円滑にすることができる。   In the universal joint 6, adjacent rotor units 3 are connected to each other by a connecting member 6b shown in FIG. 10 (shown in FIG. 4). The connecting parts 6a face each other when the rotor units 3 are arranged on the circulation track 20. Etc.). The orientation of the connecting portions 6a at both ends of the rotor unit 3 is provided with an angle shifted by 90 ° with respect to the rotor shaft 2a. By shifting the attachment angle of the connecting portion 6a, it is possible to reduce the overlapping of radial actions from the adjacent rotor units 3, and to smooth the spiral motion.

なお、図3(b)に示す連結部6aは自在継ぎ手6の一形態を構成する機械的な構成要素である。自在継ぎ手又はユニバーサルジョイントはこのような機械的な構成に限らず、励磁部の励磁状態を電気的に制御する構成とすることができる。機械的な自在継ぎ手又はユニバーサルジョイントについては図10を用いて説明し、電気的制御によって自在継ぎ手又はユニバーサルジョイントと同様の作用を奏する構成については図11を用いて説明する。   Note that the connecting portion 6 a shown in FIG. 3B is a mechanical component constituting one form of the universal joint 6. The universal joint or the universal joint is not limited to such a mechanical configuration, but may be configured to electrically control the excitation state of the excitation unit. A mechanical universal joint or universal joint will be described with reference to FIG. 10, and a configuration that exhibits the same action as the universal joint or universal joint by electrical control will be described with reference to FIG.

[固定子の構成]
図5,図6を用いて固定子の構成例を説明する。図5は固定子の概略構成を示し、図6は固定子の一部の構成を示している。
[Structure of stator]
The structural example of a stator is demonstrated using FIG. 5, FIG. FIG. 5 shows a schematic configuration of the stator, and FIG. 6 shows a partial configuration of the stator.

固定子4は、循環軌道20に沿って配置され、複数に分割した分割部分を連接することによって構成することができる。また、固定子4は鉄等の磁性体で形成することができる。   The stator 4 is arranged along the circulation track 20 and can be configured by connecting a plurality of divided portions. The stator 4 can be formed of a magnetic material such as iron.

図5において、固定子4は、回転子2が備えるらせん状突出部2bのピッチと同ピッチのらせん状溝部4aを備え、らせん状溝部4aは循環軌道20に沿って配置され、各らせん状溝部4aには励磁部4bが設けられる。   In FIG. 5, the stator 4 includes a spiral groove 4 a having the same pitch as the pitch of the spiral protrusions 2 b included in the rotor 2, and the spiral groove 4 a is disposed along the circulation track 20. The excitation part 4b is provided in 4a.

図6に示す固定子の分割部分は、らせん状溝部4aの半周期分のブロックを示し、図6(a)は励磁部を設けていない状態を示し、図6(b)は励磁部を設けた状態を示している。分割部分は図6で示した半周期分のブロックを一つ用いて構成する他、半周期分のブロックを複数個用いて構成してもよい。   6 shows a half-cycle block of the spiral groove 4a, FIG. 6 (a) shows a state in which no excitation part is provided, and FIG. 6 (b) shows an excitation part. Shows the state. The divided portion may be configured using one block corresponding to the half cycle shown in FIG. 6, or may be configured using a plurality of blocks corresponding to the half cycle.

図6において、固定子4を構成する一ブロックには、らせん状溝部4aを構成する一方の壁部4dが形成されている。壁部4dは、回転子の軸方向と直交する方向に対してねじれた位置に設けることによってらせん状溝部4aを形成している。   In FIG. 6, one wall part 4d which comprises the helical groove part 4a is formed in one block which comprises the stator 4. In FIG. The wall portion 4d forms a spiral groove portion 4a by being provided at a position twisted with respect to a direction orthogonal to the axial direction of the rotor.

壁部4dには、回転子軸の軸方向の両側面には励磁コイル4eを設けるための凸部4cが形成される。図6(b)は固定子4に励磁部4bを設けた状態を示している。励磁部4bは、凸部4cの周囲に巻回した励磁コイル4eを配することで構成することができる。図6(b)に示す励磁部4bの励磁コイル4eの配置例は、半周期分に3相分の励磁コイルを配した例を示している。   The wall 4d is formed with convex portions 4c for providing the exciting coils 4e on both side surfaces of the rotor shaft in the axial direction. FIG. 6B shows a state in which the excitation part 4 b is provided on the stator 4. The exciting part 4b can be configured by arranging an exciting coil 4e wound around the convex part 4c. The arrangement example of the excitation coil 4e of the excitation unit 4b shown in FIG. 6B shows an example in which excitation coils for three phases are arranged in a half cycle.

[励磁部の構成]
図7,8を用いて励磁部の構成例を説明する。構成例は3相巻線の例を示している。
図7に示す構成例において、着磁部2cは一周期分を90°間隔で4分割してN極とS極をそれぞれ周方向に交互に配置した例を示し(図7(a),図7(d))、励磁部4bは半周期分を3分割してU相、V相、およびW相を周方向に60°間隔で順に配置した例を示している(図7(b)、図7(e))。
[Excitation configuration]
A configuration example of the excitation unit will be described with reference to FIGS. The configuration example shows an example of a three-phase winding.
In the configuration example shown in FIG. 7, the magnetized portion 2c shows an example in which one period is divided into four at 90 ° intervals and the N poles and S poles are alternately arranged in the circumferential direction (FIG. 7A, FIG. 7 (d)), the excitation unit 4b shows an example in which a half cycle is divided into three and the U phase, V phase, and W phase are sequentially arranged at intervals of 60 ° in the circumferential direction (FIG. 7B). FIG. 7 (e)).

図7(a),(b)と図7(d),(e)とは、回転子が90°分回転した状態を示し、位相が90°ずれた状態を示している。図7(b)に示す励磁状態は、U相によってN極を形成し、V相によってS極を形成し、W相によってN極を形成した状態である。一方、図7(e)は、U相によってS極を形成し、V相によってN極を形成し、W相によってS極を形成した状態である。   FIGS. 7A and 7B and FIGS. 7D and 7E show a state in which the rotor is rotated by 90 ° and a state in which the phase is shifted by 90 °. The excitation state shown in FIG. 7B is a state in which the N pole is formed by the U phase, the S pole is formed by the V phase, and the N pole is formed by the W phase. On the other hand, FIG. 7E shows a state in which the S pole is formed by the U phase, the N pole is formed by the V phase, and the S pole is formed by the W phase.

図7(c)は図7(a)および図7(b)の状態における回転子の磁極位置および固定子の励磁状態を示し、一方、図7(f)は図7(d)および図7(e)の状態における回転子の磁極位置および固定子の励磁状態を示している。   FIG. 7C shows the magnetic pole position of the rotor and the excitation state of the stator in the states of FIGS. 7A and 7B, while FIG. 7F shows FIGS. 7D and 7B. The magnetic pole position of the rotor in the state of (e) and the excitation state of the stator are shown.

図8に示す構成例において、着磁部2cは一周期分を45°間隔で8分割してN極とS極をそれぞれ周方向に交互に配置した例を示し(図8(a),図8(d))、励磁部4bは半周期分を6分割してU相、V相、およびW相を周方向に30°間隔で順に配置した例を示している(図8(b)、図8(e))。   In the configuration example shown in FIG. 8, the magnetized portion 2 c shows an example in which one period is divided into 8 at 45 ° intervals, and N poles and S poles are alternately arranged in the circumferential direction (FIG. 8A and FIG. 8). 8 (d)), the excitation unit 4b shows an example in which a half period is divided into 6 and the U phase, V phase, and W phase are sequentially arranged at intervals of 30 ° in the circumferential direction (FIG. 8B). FIG. 8 (e)).

図8(a),(b)と図8(d),(e)とは、45°位相がずれた状態であって回転子が45°分回転した状態を示している。図8(b)に示す励磁状態は、U相によってN極を形成し、V相によってS極を形成し、W相によってN極を形成した状態であり、一方、図8(e)は、U相によってS極を形成し、V相によってN極を形成し、W相によってS極を形成した状態である。   FIGS. 8A and 8B and FIGS. 8D and 8E show a state where the phase is shifted by 45 ° and the rotor is rotated by 45 °. The excited state shown in FIG. 8B is a state in which the N pole is formed by the U phase, the S pole is formed by the V phase, and the N pole is formed by the W phase, while FIG. The S pole is formed by the U phase, the N pole is formed by the V phase, and the S pole is formed by the W phase.

図8(c)は図8(a)および図8(b)の状態における回転子の磁極位置および固定子の励磁状態を示し、一方、図8(f)は図8(d)および図8(e)の状態における回転子の磁極位置および固定子の励磁状態を示している。   FIG. 8 (c) shows the rotor magnetic pole position and the stator excitation state in the states of FIGS. 8 (a) and 8 (b), while FIG. 8 (f) shows FIG. 8 (d) and FIG. The magnetic pole position of the rotor in the state of (e) and the excitation state of the stator are shown.

[出力部の構成]
図9を用いて出力部5の一構成例を説明する。出力部5は、回転子2の各回転子ユニット3の回転子軸の軸方向の移動に伴って循環軌道に沿って移動する。出力部5は、回転子ユニット3の移動に従動するための構成として従動部5aを備える。回転子ユニット3の回転子軸2aの端部は、回転子ユニット3が回転子軸2aの軸方向に移動すると、従動部5aと当接して出力部5を押し、出力部5を循環軌道に沿って移動させる。
[Configuration of output section]
A configuration example of the output unit 5 will be described with reference to FIG. The output unit 5 moves along the circulation trajectory as the rotor shaft of each rotor unit 3 of the rotor 2 moves in the axial direction. The output unit 5 includes a driven unit 5 a as a configuration for following the movement of the rotor unit 3. When the rotor unit 3 moves in the axial direction of the rotor shaft 2a, the end of the rotor shaft 2a of the rotor unit 3 comes into contact with the driven portion 5a and pushes the output portion 5 so that the output portion 5 becomes a circulation track. Move along.

[同期部の構成]
図10,11を用いて同期部の構成例を説明する。図10は機械的な構成からなる同期部の構成例を示す図であり、図11は電気的制御による同期部の構成例を示す図である。
[Configuration of synchronization unit]
A configuration example of the synchronization unit will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of a synchronization unit having a mechanical configuration, and FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration example of the synchronization unit by electrical control.

図10を用いて機械的な同期部の構成例について説明する。機械的な同期部の一構成例として自在継ぎ手6を用いることができる。   A configuration example of the mechanical synchronization unit will be described with reference to FIG. The universal joint 6 can be used as a configuration example of the mechanical synchronization unit.

自在継ぎ手6は、隣接する回転子ユニット3間において、各回転子ユニット3の回転子軸2aの軸方向の端部に設けた連結部6a同士を連結部材6b等によって連結し、各回転子ユニット3の回転子軸2aと直交する面内方向において回動自在に連結する。自在継ぎ手6は、隣接する回転子ユニット3において、互いの回転子軸2aの周りの回転運動および回転子軸2aの軸方向の進行運動と相互に連動し、回転速度および進行速度を平均化する。循環軌道上に配置される全ての回転子ユニット3は自在継ぎ手6によって連結されるため、全ての回転子ユニット3の回転速度および進行速度は平均化され、一定速度となる。   The universal joint 6 connects the connecting portions 6a provided at the end portions in the axial direction of the rotor shaft 2a of the respective rotor units 3 between the adjacent rotor units 3 by connecting members 6b or the like. 3 is connected so as to be rotatable in an in-plane direction orthogonal to the rotor shaft 2a. In the adjacent rotor unit 3, the universal joint 6 is interlocked with the rotational motion around the rotor shaft 2a and the axial traveling motion of the rotor shaft 2a, and averages the rotational speed and the traveling speed. . Since all the rotor units 3 arranged on the circulation track are connected by the universal joint 6, the rotation speeds and the traveling speeds of all the rotor units 3 are averaged and become a constant speed.

図11を用いて電気的制御による同期部の構成例について説明する。電気的制御による同期部の一構成例において、同期部7は、各回転子ユニット3が各回転子軸の周りで回転する回転速度を検出するセンサ8と、センサ8の検出信号に基づいて回転速度を検出する速度検出部9と、速度検出部9で検出した回転子ユニット3の回転速度に基づいて回転子ユニット3を駆動する励磁部4bの励磁位相を制御する位相制御部10とを備える。   A configuration example of the synchronization unit by electrical control will be described with reference to FIG. In one configuration example of the synchronization unit by electrical control, the synchronization unit 7 rotates based on a sensor 8 that detects the rotational speed at which each rotor unit 3 rotates around each rotor shaft, and a detection signal of the sensor 8. A speed detection unit 9 that detects the speed and a phase control unit 10 that controls the excitation phase of the excitation unit 4b that drives the rotor unit 3 based on the rotation speed of the rotor unit 3 detected by the speed detection unit 9 are provided. .

励磁制御部11は、位相制御部10の位相制御に基づいて励磁部4bの励磁位相を制御する。隣接する回転子ユニット間において、位相制御を行うことによって回転子ユニット3が回転子軸の周りで回転する回転速度を一致させる。   The excitation control unit 11 controls the excitation phase of the excitation unit 4 b based on the phase control of the phase control unit 10. By performing phase control between adjacent rotor units, the rotation speeds of the rotor units 3 rotating around the rotor shaft are made to coincide.

なお、センサ8は各回転子ユニット3の回転速度を検出するために、回転子ユニット3と同じ個数を配置し、励磁制御部11は固定子4の各励磁部4bと接続して個々に励磁位相を制御する構成とするが、図11では、センサ8および励磁制御部11と固定子4の励磁部4bとを接続する配線は一部のみを示している。   The sensors 8 are arranged in the same number as the rotor units 3 in order to detect the rotational speed of each rotor unit 3, and the excitation control unit 11 is connected to each excitation unit 4 b of the stator 4 and individually excited. Although the phase is controlled, FIG. 11 shows only a part of the wiring that connects the sensor 8 and the excitation control unit 11 to the excitation unit 4 b of the stator 4.

また、同期部は、回転子ユニット3の固定子4に対するらせん運動を制御すると共に、回転子ユニット3が固定子4と接触しないように制御する。機械的構成による同期部は、自在継ぎ手によって複数の回転子ユニット3の回転速度を一致させることでらせん運動を制御する。また、らせん状突出部とらせん状溝部の壁部との間隔を制御すると共に、回転子ユニット3の径方向の変動を抑制することによって、回転子ユニット3が固定子4と接触をしないように制御する。   The synchronization unit controls the spiral motion of the rotor unit 3 with respect to the stator 4 and controls the rotor unit 3 so as not to contact the stator 4. The synchronizer by the mechanical configuration controls the helical motion by matching the rotational speeds of the plurality of rotor units 3 with a universal joint. Moreover, while controlling the space | interval of the helical protrusion part and the wall part of a helical groove part, the fluctuation | variation of the radial direction of the rotor unit 3 is suppressed, so that the rotor unit 3 does not contact the stator 4. Control.

また、電気的制御による同期部は、位相制御によって複数の回転子ユニット3の回転速度を一致させることでらせん運動を制御する。また、らせん状突出部とらせん状溝部の壁部との間隔を制御すると共に、回転子ユニット3と固定子4との間の径方向の変位を抑制して、回転子ユニット3が固定子4と接触をしないように制御する。   Moreover, the synchronizing part by electrical control controls the helical motion by making the rotational speeds of the plurality of rotor units 3 coincide with each other by phase control. Moreover, while controlling the space | interval of the helical protrusion part and the wall part of a helical groove part, the radial displacement between the rotor unit 3 and the stator 4 is suppressed, and the rotor unit 3 makes the stator 4 Control to avoid contact.

電気的制御による同期部は、回転子ユニットの回転を制御する回転制御と、らせん状突出部とらせん状溝部の壁部との間隔を制御するギャップ制御の2つの制御を同時に行う。回転制御では、励磁電流によって図7中の固定子のU相、V相、およびW相の各相の磁束を制御する。また、ギャップ制御では、図7に示した固定子の位相を生成する励磁電流に対して電気角で90°位相のずれた励磁電流を用いる。   The synchronizer by electrical control simultaneously performs two controls: a rotation control that controls the rotation of the rotor unit, and a gap control that controls the distance between the spiral protrusion and the wall of the spiral groove. In the rotation control, the magnetic fluxes of the U phase, V phase, and W phase of the stator in FIG. 7 are controlled by the excitation current. In the gap control, an excitation current having an electrical angle shifted by 90 ° with respect to the excitation current for generating the stator phase shown in FIG. 7 is used.

回転制御に用いる励磁電流とギャップ制御に用いる励磁電流とを重畳して固定子の励磁コイルに供給することによって、回転制御とギャップ制御の両制御を同時に行うことができる。   By superimposing the excitation current used for rotation control and the excitation current used for gap control and supplying them to the excitation coil of the stator, both rotation control and gap control can be performed simultaneously.

[変形例]
前記した構成例は、図12で示すように、回転子2を外側に配置し固定子4を内側に配置している。図12(a),(b)は回転子2と固定子4との位置関係を示し、固定子4は循環軌道上の回転子2に対して内側に配置される。図12(b)は図12(a)に示す状態に対して、回転子2が180°回転し、図中の左方向に移動した状態を示している。また、図12(c)は固定子4、回転子2、および出力部5が内側から外側に向かって順に環状に配置された状態を示し、図12(d)は駆動装置の断面を示している。
[Modification]
In the configuration example described above, as shown in FIG. 12, the rotor 2 is arranged on the outside and the stator 4 is arranged on the inside. 12A and 12B show the positional relationship between the rotor 2 and the stator 4, and the stator 4 is disposed on the inner side with respect to the rotor 2 on the circulation track. FIG. 12B shows a state in which the rotor 2 is rotated 180 ° and moved in the left direction in the drawing with respect to the state shown in FIG. FIG. 12C shows a state in which the stator 4, the rotor 2, and the output unit 5 are annularly arranged in order from the inside to the outside, and FIG. 12D shows a cross section of the drive device. Yes.

回転子2と固定子4との位置関係は上記した構成に限らず、回転子2を内側に配置し固定子4を外側に配置する構成、あるいは回転子2と固定子4とを循環軌道に対して側面に配置して並設させる構成とすることができる。   The positional relationship between the rotor 2 and the stator 4 is not limited to the above-described configuration, but the configuration in which the rotor 2 is disposed on the inner side and the stator 4 is disposed on the outer side, or the rotor 2 and the stator 4 are arranged in a circulation path. On the other hand, it can be set as the structure arrange | positioned in a side surface and juxtaposed.

図13〜図18は、回転子2を内側に配置し固定子4を外側に配置する構成例を示している。   FIGS. 13-18 has shown the structural example which arrange | positions the rotor 2 inside and arrange | positions the stator 4 outside.

図13(a)の斜視図および図13(b)の平面図は駆動装置の概略外形を示し、回転子2を内側に配置し固定子4を外側に配置している。   The perspective view of Fig.13 (a) and the top view of FIG.13 (b) show the outline external shape of a drive device, the rotor 2 is arrange | positioned inside and the stator 4 is arrange | positioned outside.

図14は、回転子2を内側に配置し固定子4を外側に配置する構成において、回転子2を構成する回転子ユニット3の一構成例を示している。図14(a)は連結部6aを備えない構成を示し、図14(b)は連結部6aを備えた構成を示している。回転子ユニット3の構成は、図3で示した構成とほぼ同様とすることができ、らせん状突出部2bの回転子軸2aに対する突出角度を、外側に配置された固定子4のらせん状溝部の角度に合わせて設定し、らせん状部分同士の干渉を避ける構成とする。   FIG. 14 shows a configuration example of the rotor unit 3 constituting the rotor 2 in the configuration in which the rotor 2 is arranged on the inner side and the stator 4 is arranged on the outer side. FIG. 14A shows a configuration without the connecting portion 6a, and FIG. 14B shows a configuration with the connecting portion 6a. The configuration of the rotor unit 3 can be substantially the same as the configuration shown in FIG. 3, and the protrusion angle of the spiral protrusion 2 b with respect to the rotor shaft 2 a is set to the spiral groove of the stator 4 disposed on the outside. In order to avoid interference between the spiral portions, the angle is set in accordance with the angle.

図15は、回転子2を内側に配置し固定子4を外側に配置する構成において、固定子4および固定子4を構成するブロックの一構成例を示している。   FIG. 15 shows a configuration example of the stator 4 and the blocks constituting the stator 4 in the configuration in which the rotor 2 is disposed on the inner side and the stator 4 is disposed on the outer side.

図15(a)は固定子4の外形を示す斜視図であり、内側に向かってらせん状溝部4aが形成され、励磁部4bが設けられる。図15(b)は図6に示した構成と同様であり、固定子4を構成する一ブロックには、らせん状溝部4aを構成する一方の壁部4dが形成されている。壁部4dは、回転子の軸方向と直交する方向に対してねじれた位置に設けることによってらせん状溝部4aを形成している。   FIG. 15A is a perspective view showing the outer shape of the stator 4, in which a spiral groove 4a is formed inward, and an excitation part 4b is provided. FIG. 15B is the same as the structure shown in FIG. 6, and one wall part 4 d constituting the spiral groove part 4 a is formed in one block constituting the stator 4. The wall portion 4d forms a spiral groove portion 4a by being provided at a position twisted with respect to a direction orthogonal to the axial direction of the rotor.

壁部4dには、回転子軸の軸方向の両側面には励磁コイル4eを設けるための凸部4cが形成される。図15(b)は固定子4に励磁部4bを設けていない状態を示し、図15(c)は固定子4に励磁部4bを設けた状態を示している。励磁部4bは、凸部4cの周囲に巻回した励磁コイル4eを配することで構成することができる。図15(c)に示す励磁部4bの励磁コイル4eの配置例は、半周期分に3相分の励磁コイルを配した例を示している。   The wall 4d is formed with convex portions 4c for providing the exciting coils 4e on both side surfaces of the rotor shaft in the axial direction. FIG. 15 (b) shows a state where the stator 4 is not provided with the excitation part 4b, and FIG. 15 (c) shows a state where the stator 4 is provided with the excitation part 4b. The exciting part 4b can be configured by arranging an exciting coil 4e wound around the convex part 4c. The arrangement example of the excitation coil 4e of the excitation unit 4b shown in FIG. 15C is an example in which three-phase excitation coils are arranged in a half cycle.

図16は、回転子2を内側に配置し固定子4を外側に配置する構成において、出力部5の一構成例を示している。図16に示す構成例において、出力部5は、回転子ユニット3と当接する従動部5aの両側にリブを設け、これらを連接させて環状の可動部材を構成する例を示している。   FIG. 16 shows a configuration example of the output unit 5 in the configuration in which the rotor 2 is disposed on the inner side and the stator 4 is disposed on the outer side. In the configuration example shown in FIG. 16, the output unit 5 is an example in which ribs are provided on both sides of the driven unit 5 a that contacts the rotor unit 3, and these are connected to form an annular movable member.

図17は、回転子2を内側に配置し固定子4を外側に配置する構成において、図10と同様に、機械的な構成からなる同期部の構成例を示す図である。   FIG. 17 is a diagram illustrating a configuration example of a synchronization unit having a mechanical configuration in the configuration in which the rotor 2 is disposed on the inner side and the stator 4 is disposed on the outer side, similarly to FIG. 10.

同期部を構成する自在継ぎ手6は、隣接する回転子ユニット3間において、各回転子ユニット3の回転子軸2aの軸方向の端部に設けた連結部6a同士を連結部材6b等によって連結し、各回転子ユニット3の回転子軸2aと直交する面内方向において回動自在に連結する。自在継ぎ手6は、隣接する回転子ユニット3において、互いの回転子軸2aの周りの回転運動および回転子軸2aの軸方向の進行運動と相互に連動し、回転速度および進行速度を平均化する。循環軌道上に配置される全ての回転子ユニット3は自在継ぎ手6によって連結されるため、全ての回転子ユニット3の回転速度および進行速度は平均化され、一定速度となる。   The universal joint 6 that constitutes the synchronization portion connects between the adjacent rotor units 3 by connecting members 6b provided at the end portions in the axial direction of the rotor shaft 2a of the respective rotor units 3 by connecting members 6b or the like. The rotor units 3 are coupled so as to be rotatable in an in-plane direction orthogonal to the rotor shaft 2a. In the adjacent rotor unit 3, the universal joint 6 is interlocked with the rotational motion around the rotor shaft 2a and the axial traveling motion of the rotor shaft 2a, and averages the rotational speed and the traveling speed. . Since all the rotor units 3 arranged on the circulation track are connected by the universal joint 6, the rotation speeds and the traveling speeds of all the rotor units 3 are averaged and become a constant speed.

図18(a),(b)に示す構成では、回転子2と固定子4との位置関係を示し、固定子4は循環軌道上の回転子2に対して外側に配置される。図18(b)は図18(a)に示す状態に対して、回転子2が180°回転し、図中の左方向に移動した状態を示している。また、図18(c)は出力部5,回転子2、および固定子4が内側から外側に向かって順に環状に配置された状態を示し、それぞれ駆動装置の平面状態および断面(図18(d))を示している。   18A and 18B show the positional relationship between the rotor 2 and the stator 4, and the stator 4 is disposed outside the rotor 2 on the circulation track. FIG. 18B shows a state in which the rotor 2 is rotated 180 ° and moved in the left direction in the drawing with respect to the state shown in FIG. FIG. 18C shows a state in which the output unit 5, the rotor 2, and the stator 4 are annularly arranged in order from the inside to the outside, and the planar state and cross section of the driving device (FIG. 18D). )).

図19は回転子2と固定子4とを循環軌道に対して側面に配置する構成例を示している。図19(a),(b)は、回転子2の循環軌道に対して一方の側面に固定子4Aを配置し、他方の側面に固定子4Bを配置し、二つの固定子4A,4Bによって回転子2を挟む構成例を示している。出力部5は回転子2の外側および又は内側に配置することができる。図19(c)は、回転子2の循環軌道に対して一方の側面に固定子4を配置し、他方の側面に出力部5を配置する構成例を示している。   FIG. 19 shows a configuration example in which the rotor 2 and the stator 4 are arranged on the side surface with respect to the circulation track. 19A and 19B, the stator 4A is arranged on one side with respect to the circulation trajectory of the rotor 2, the stator 4B is arranged on the other side, and the two stators 4A and 4B are used. The structural example which pinches | interposes the rotor 2 is shown. The output unit 5 can be arranged outside and / or inside the rotor 2. FIG. 19C shows a configuration example in which the stator 4 is arranged on one side surface and the output unit 5 is arranged on the other side surface with respect to the circulation trajectory of the rotor 2.

図20は、回転子2を内側に配置し固定子4を外側に配置する構成、および回転子2と固定子4とを循環軌道に対して側面に配置する構成における出力状態を示している。   FIG. 20 shows an output state in a configuration in which the rotor 2 is arranged on the inner side and the stator 4 is arranged on the outer side, and a configuration in which the rotor 2 and the stator 4 are arranged on the side surface with respect to the circulation track.

図20(a)に示す出力例は、回転子2、固定子4,および出力部5が形成する円状軌道の中心位置に出力軸12を配置し、この出力軸12と回転子2との間をスポーク13で連結する構成であり、回転子2の回転運動を出力軸12の回転運動として取り出すことができる。図20(a)では、回転子2を固定子4の外側に配置し、最外周に設けた出力部5によって出力軸12を駆動する構成を示しているが、回転子2を固定子4の内側に配置し、最内周に設けた出力部5を出力軸12に連結する構成とすることもできる。   In the output example shown in FIG. 20A, the output shaft 12 is arranged at the center position of the circular orbit formed by the rotor 2, the stator 4, and the output unit 5, and the output shaft 12 and the rotor 2 The configuration is such that the spokes 13 are connected to each other, and the rotational motion of the rotor 2 can be extracted as the rotational motion of the output shaft 12. FIG. 20A shows a configuration in which the rotor 2 is arranged outside the stator 4 and the output shaft 12 is driven by the output unit 5 provided on the outermost periphery. It can also be set as the structure which is arrange | positioned inside and connects the output part 5 provided in the innermost periphery to the output shaft 12. FIG.

図20(b)に示す出力例は、回転子2を固定子4の内側に配置し、最内周に設けた出力部5を駆動部分とする構成である。   The output example shown in FIG. 20B is a configuration in which the rotor 2 is disposed inside the stator 4 and the output unit 5 provided on the innermost periphery is used as a drive portion.

図20(c),(d)に示す出力例は、回転子2と固定子4とを循環軌道に対して側面に配置する構成例において、回転子2の外側に配した出力部5を駆動部分とする例、および回転子2の側面に配した出力部5を駆動部分とする例を示している。   20 (c) and 20 (d) show an output example in which the rotor 2 and the stator 4 are arranged on the side surface with respect to the circulation track, and the output unit 5 disposed outside the rotor 2 is driven. The example which makes it a part and the example which makes the output part 5 distribute | arranged to the side surface of the rotor 2 a drive part are shown.

図21(a),(b)に示す構成例は、循環軌道の形状を円形状あるいは略楕円形状に代えてトラック形状又は略トラック形状とする例の平面および断面を示している。なお、トラック形状は、互いに曲率半径および円弧長さが等しい2つの円弧同士を、互いに長さが等しい2つの線分で接続した形状である。略トラック形状は、2つの円弧の円弧半径が異なる形状や、円弧形状を3つ以上とする形状等の類似する形状も含むものである。   The configuration example shown in FIGS. 21A and 21B shows a plane and a cross section of an example in which the shape of the circulation track is changed to a circular shape or a substantially elliptical shape to be a track shape or a substantially track shape. The track shape is a shape in which two arcs having the same radius of curvature and arc length are connected by two line segments having the same length. The substantially track shape includes a similar shape such as a shape in which two arcs have different arc radii or a shape in which three or more arc shapes are used.

本願の駆動装置において、回転子2を構成する回転子ユニット3は循環軌道上に略連続して配置する構成とする他、循環軌道上で配置間隔を開けて配置する構成とすることができる。   In the drive device of the present application, the rotor unit 3 constituting the rotor 2 may be arranged substantially continuously on the circulation track, or may be arranged with an arrangement interval on the circulation track.

図22は、円形状の循環軌道に対して90°間隔で4つの回転子ユニット3を配置する構成を示している。図22(a)は回転子2を固定子4の外側に配置する構成であり、図22(b)は回転子2を固定子4の内側に配置する構成である。   FIG. 22 shows a configuration in which four rotor units 3 are arranged at 90 ° intervals with respect to a circular circulation track. FIG. 22A shows a configuration in which the rotor 2 is arranged outside the stator 4, and FIG. 22B shows a configuration in which the rotor 2 is arranged inside the stator 4.

図23は、円形状の循環軌道上に1つの回転子ユニット3を配置する構成を示している。図23(a)は回転子2を固定子4の外側に配置する構成であり、図23(b)は回転子2を固定子4の内側に配置する構成である。この構成では、回転子2と固定子4との間に所定の間隔でスペーサを設け、これによって回転子2を固定子4に対して所定の間隔で保持させる。   FIG. 23 shows a configuration in which one rotor unit 3 is arranged on a circular circulation track. FIG. 23A shows a configuration in which the rotor 2 is arranged outside the stator 4, and FIG. 23B shows a configuration in which the rotor 2 is arranged inside the stator 4. In this configuration, spacers are provided at a predetermined interval between the rotor 2 and the stator 4, thereby holding the rotor 2 with respect to the stator 4 at a predetermined interval.

上記した各構成例では、回転子に着磁部を設け固定子に励磁コイルによる励磁部を設ける構成を示しているが、回転子に励磁部を設け固定子に着磁部を設ける構成としてもよい。回転子に励磁部を設ける構成では、スリップリングや誘導電流を用いることによって励磁コイルに励磁電流を供給することができる。   In each of the above configuration examples, a configuration is shown in which the rotor is provided with a magnetized portion and the stator is provided with an exciting portion using an exciting coil. However, the rotor may be provided with an exciting portion and the stator may be provided with a magnetized portion. Good. In the configuration in which the rotor is provided with the excitation unit, the excitation current can be supplied to the excitation coil by using a slip ring or an induction current.

なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨に基づいて種々変形することが可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。   The present invention is not limited to the embodiments described above. Various modifications can be made based on the spirit of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.

本発明の駆動装置は、産業機器や輸送機器等に使用される産業用アクチュエータに用いられる駆動装置に適用することができ、例えば、電気自動車に用いるインホイールモータや、アシストロボット等のアシスト機器に適用することができる。   The drive device of the present invention can be applied to a drive device used for industrial actuators used in industrial equipment, transportation equipment, etc., for example, in in-wheel motors used in electric vehicles, assist equipment such as assist robots, etc. Can be applied.

1 駆動装置
2 回転子
2a 回転子軸
2b らせん状突出部
2c 着磁部
3 回転子ユニット
3a 着磁部
4 固定子
4A,4B 固定子
4a らせん状溝部
4b 励磁部
4c 凸部
4d 壁部
4e 励磁コイル
5 出力部
5a 従動部
6 自在継ぎ手
6a 連結部
6b 連結部材
7 同期部
8 センサ
9 速度検出部
10 位相制御部
11 励磁制御部
12 出力軸
13 スポーク
20 循環軌道
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Drive device 2 Rotor 2a Rotor shaft 2b Helical protrusion 2c Magnetization part 3 Rotor unit 3a Magnetization part 4 Stator 4A, 4B Stator 4a Helical groove part 4b Excitation part 4c Convex part 4d Wall part 4e Excitation Coil 5 Output section 5a Drive section 6 Universal joint 6a Connection section 6b Connection member 7 Synchronization section 8 Sensor 9 Speed detection section 10 Phase control section 11 Excitation control section 12 Output shaft 13 Spoke 20 Circulating orbit

Claims (9)

回転子軸と、当該回転子軸の外周に径方向に設けたらせん状の突出部とを備え、当該回転子軸の回転に伴って循環軌道上を移動する回転子と、
前記回転子が備えるらせん状の突出部のピッチと同ピッチのらせん状の溝部を前記循環軌道に沿って配置した固定子と、
当該回転子と当接し、当該回転子の回転子軸方向の移動に伴って前記循環軌道に沿って駆動する出力部とを備え、
前記回転子は、回転子軸方向の長さが前記循環軌道の長さよりも短い一つ又は複数の回転子ユニットから成り、当該回転子ユニットは、前記固定子のらせん状溝部内において前記回転子軸の周りでらせん状に回転自在であり、
前記回転子ユニットおよび前記固定子は、前記回転子ユニットのらせん状突出部の軸方向の側面と、前記固定子のらせん状溝部の軸方向の側面とを対向させ、
らせん状突出部の側面又はらせん状溝部の側面の何れか一方に所定の等角度間隔でN極とS極とを交互に着磁部を設け、
らせん状突出部の側面又はらせん状溝部の側面の他方に前記等角度間隔と異なる所定の等角度間隔で励磁部を配置し、
前記励磁部は、当該励磁部の励磁を制御することによって前記各回転子ユニットを前記固定子に対してらせん状に回転させながら回転子軸方向に進行させ、前記各回転子ユニットの前記回転子軸方向への移動に伴って前記出力部を前記循環軌道に沿って移動させることを特徴とする、駆動装置。
A rotor shaft, and a spiral protrusion provided in a radial direction on the outer periphery of the rotor shaft, and a rotor that moves on a circulation path along with the rotation of the rotor shaft;
A stator in which spiral grooves with the same pitch as the pitch of the spiral protrusions provided in the rotor are arranged along the circulation path;
An output unit that comes into contact with the rotor and drives along the circulation path along with the movement of the rotor in the axial direction of the rotor;
The rotor is composed of one or a plurality of rotor units whose length in the rotor axial direction is shorter than the length of the circulation track, and the rotor unit is arranged in the spiral groove portion of the stator. It can rotate in a spiral around the axis,
The rotor unit and the stator are opposed to the axial side surface of the helical protrusion of the rotor unit and the axial side surface of the helical groove of the stator,
A magnetized portion is alternately provided with N poles and S poles at predetermined equiangular intervals on either the side surface of the spiral protrusion or the side surface of the spiral groove.
An excitation part is arranged at a predetermined equiangular interval different from the equiangular interval on the other side of the spiral protrusion or the side of the spiral groove,
The exciter controls the excitation of the exciter to advance the rotor units in the direction of the rotor axis while rotating the rotor units spirally with respect to the stator, and the rotor of each rotor unit. A drive device that moves the output unit along the circulation path along with the movement in the axial direction.
前記複数の回転子ユニットが前記回転子軸の周りで回転する各回転速度を同期させる同期部を備えることを特徴とする、請求項1に記載の駆動装置。   The drive device according to claim 1, further comprising: a synchronization unit that synchronizes each rotation speed of the plurality of rotor units rotating around the rotor shaft. 前記同期部は、隣接する回転子ユニット間において、前記各回転子ユニットの回転子軸と直交する面内方向において回動自在に連結する自在継ぎ手又はユニバーサルジョイントであり、隣接する二つの回転子ユニット間において、両回転子ユニットが各回転子軸の周りで回転する回転速度を一致させることを特徴とする、請求項2に記載の駆動装置。   The synchronization unit is a universal joint or a universal joint that is rotatably connected between adjacent rotor units in an in-plane direction orthogonal to the rotor axis of each of the rotor units. The drive device according to claim 2, wherein the rotational speeds of the two rotor units rotating around the respective rotor shafts coincide with each other. 前記同期部は、前記各回転子ユニットが各回転子軸の周りで回転する回転速度を検出するセンサと、
前記センサの検出信号に基づいて得られる回転子ユニットの回転速度に基づいて当該回転子ユニットを駆動する励磁部の励磁位相を制御する位相制御部とを備え、
隣接する回転子ユニット間において、前記位相制御によって両回転子ユニットが回転子軸の周りで回転する回転速度を一致させることを特徴とする、請求項2に記載の駆動装置。
The synchronization unit includes a sensor that detects a rotation speed at which each rotor unit rotates around each rotor axis;
A phase control unit that controls the excitation phase of the excitation unit that drives the rotor unit based on the rotation speed of the rotor unit obtained based on the detection signal of the sensor;
3. The drive device according to claim 2, wherein between the adjacent rotor units, the rotational speeds of the two rotor units rotating around the rotor shaft are made to coincide with each other by the phase control.
前記固定子は、前記回転子が移動する循環軌道に対して内側又は外側に配置されることを特徴とする、請求項請求項1から4の何れか一つに記載の駆動装置。   5. The drive device according to claim 1, wherein the stator is disposed inside or outside a circulation track on which the rotor moves. 前記固定子は、前記回転子が移動する循環軌道に対して側面に配置されることを特徴とする、請求項1から4の何れか一つに記載の駆動装置。   5. The driving apparatus according to claim 1, wherein the stator is disposed on a side surface with respect to a circulation track on which the rotor moves. 6. 前記固定子は、前記回転子が移動する循環軌道に対して両側面に配置され、前記回転子を両側から挟むことを特徴とする、請求項6に記載の駆動装置。   The drive device according to claim 6, wherein the stator is disposed on both sides with respect to a circulation track on which the rotor moves, and sandwiches the rotor from both sides. 前記循環軌道は、円形状、略楕円形状、トラック形状、略トラック形状のうち何れか一つの形状であることを特徴とする、請求項請求項1から7の何れか一つに記載の駆動装置。   The drive device according to any one of claims 1 to 7, wherein the circulation track has one of a circular shape, a substantially elliptical shape, a track shape, and a substantially track shape. . 前記着磁間隔は90°間隔、および前記励磁部の配置間隔は60°間隔、又は、前記着磁間隔は45°間隔および前記励磁部の配置間隔は30°間隔であることを特徴とする、請求項1から8の何れか一つに記載の駆動装置。   The magnetizing interval is 90 °, and the excitation unit is arranged at 60 °, or the magnetizing interval is 45 ° and the excitation unit is arranged at 30 °. The drive device according to any one of claims 1 to 8.
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